Многопротокольная маршрутизация с помощью меток

Необходимость использования стека TCP/IP для поддержки множества типов трафика (данных, видео и аудио) требует реализации механизмов качества услуг (Quality of Service, QoS). Поэтому без преувеличения можно сказать, что настоящее и будущее сетей протокола IP неразрывно связано с технологией многопротокольной маршрутизации с помощью меток (Multiprotocol Label Switching, MPLS), которая в настоящее время считается одной из самых перспективных транспортных технологий.

Многопротокольность технологии MPLS заключается в том, что она может использовать протоколы маршрутизации не только стека TCP/IP, но и других стеков протоколов. Одной из ее особенностей является игнорирование протокола IP, поскольку последний не содержит информации для гарантированного обеспечения QoS.

Ядром MPLS является устройство, объединяющее в себе механизм виртуальных каналов с функциональностью стека TCP/IP, — маршрутизатор с коммутацией по меткам (Label Switch Router, LSR). Последний не просто сочетает функции маршрутизатора IP и коммутатора виртуальных каналов, а обеспечивает их тесную интеграцию. Функция маршрутизации используется для определения топологии сети, а функция коммутации — для продвижения данных в пределах сети каждого провайдера с помощью механизма виртуальных каналов. Таким образом, тандем IP/MPLS напоминает более ранний тандем IP/АТМ, подтверждая хорошо известную истину «о давно забытом старом».

В настоящее время наибольшую известность получили две модификации MPLS, в которых для достижения необходимой функциональности принципы этой технологии дополняются специфическими механизмами и протоколами:

· модификация MPLS IGP, где MPLS используется только для ускоренного продвижения пакетов сетевого уровня вдоль маршрутов, выбор которых производится в соответствии со стандартными внутренними шлюзовыми протоколами (Interior Gate Protocols, IGP) — RIP или OSPF. Специфическим протоколом маршрутизации в этой области является сигнальный протокол распределения меток LDP (http://www.javvin.com/protocolLDP.html), который для каждого маршрутизатора LSR формирует таблицы продвижения данных. Кроме протокола LDP каждое устройство LSR этой модификации должно поддерживать один из стандартных протоколов маршрутизации (например, RIP, OSPF и т. д.). В случае технологии MPLS IGP пути коммутации по меткам прокладываются в соответствии с существующей топологией сетей IP и не зависят от интенсивности трафика;

· модификация MPLS-TE, где пути коммутации по меткам выбираются для решения задач управления трафиком (Traffic Engineering, TE) на основе видоизмененных протоколов маршрутизации. Она позволяет предоставить услуги QoS с требуемым качеством благодаря максимально сбалансированному использованию ресурсов сети. Технология MPLS-TE, в отличие от MPLS IGP, служит для прокладки путей коммутации по меткам с обеспечением гарантированной пропускной способности соединения в соответствии с принципами управления трафиком TE. Кроме того, пути коммутации по меткам, так называемые туннели TE, прокладываются не автоматически, а только по инициативе сетевого администратора, как это делается, например, в случае постоянных виртуальных каналов PVC ATM.

В MPLS-TE применяются расширения уже упоминавшихся выше протоколов маршрутизации, а также протокола резервирования сетевых ресурсов RSVRP. Так, «принудительный» протокол Constraint-Based LDP (CR-LDP) представляет собой расширение протокола LDP. Он позволяет поддерживать механизм управления трафиком ТЕ в случае предоставления гарантированного QoS (например, гарантированной пропускной способности). Дополнительные функции CR-LDP по сравнению с LDP используются и в технологии MPLS VPN, поддерживающей услуги виртуальных частных сетей. Кроме протокола CR-LDP модификация MPLS-ТЕ опирается на расширения стандартных протоколов маршрутизации стека TCP/IP, в частности OSPF-TE и IS-IS-TE.

Еще один модифицированный протокол RSVP-TE представляет собой расширение стандартного протокола резервирования сетевых ресурсов RSVP, которое поддерживает конкретную реализацию LSP с резервированием сетевых ресурсов или без него. В случае резервирования сетевых ресурсов при прокладывании пути LSP в каждом сигнальном сообщении указывается не только необходимая адресная информация, но и резервируемая пропускная способность, вычитаемая данным сетевым устройством из общей пропускной способности соответствующего интерфейса. Протокол RSVP-TE поддерживает бесперебойную (smooth) ремаршрутизацию, приоритетное прерывание обслуживания и обнаружение «петель».

Все предыдущее изложение было ни чем иным, как попыткой кратко пояснить суть технологии MPLS прежде, чем браться за описание ее главного протокола Generalized Multiprotocol Label Switching (GMPLS).

GMPLS представляет собой развитие архитектуры MPLS, предусматривающее полное разделение плоскостей сигнализации и данных разных уровней (Control and Data Planes). Он обеспечивает «бесшовное» (seamless) взаимное соединение и конвергенцию существующих и новых сетей, даже если исходящий и входящий узлы принадлежат к разнородным сетям.

GMPLS опирается на модели адресации и маршрутизации протокола IP. Таким образом, для идентификации интерфейсов используется не только адресация IPv4 и/или IPv6, но и традиционные (распределенные) протоколы маршрутизации стека TCP/IP.

Предусмотренная в GMPLS плоскость сигнализации позволяет управлять сетью за счет автоматизации установления, поддержания и разрыва соединений, управления сетевыми ресурсами и обеспечения качества услуг QoS в соответствии с требованиями новых приложений.

Если на плоскости сигнализации в GMPLS применяется технология IP, то плоскость данных, или трафика, включает целый набор его типов, в том числе TDM, пакетный и др.

Протокол GMPLS — открытый протокол, объединяющий все модификации MPLS и соответствующие протоколы. В силу своей открытости он способен вобрать в себя и те модификации MPLS, которые находятся в стадии стандартизации или могут появиться в будущем.